研究目的
研究液态铁对TiO2的润湿行为，重点关注熔融区和反应层的形成过程，并基于实验结果和热力学原理探讨其作用机制。
研究成果
由于形成了熔点较低的TiOx-FeO固溶体，在纯铁熔点以下，TiO2基底与铁试样之间形成了熔融区域。这是由纯铁、TiO2和氧气（主要来自低氧分压下TiO2的分解）之间的反应引起的。在1813K保温过程中，润湿接触角从37度降至30.5度。对于熔融区域的形成，机制II或III（涉及TiO2分解）比机制I更有可能。
研究不足
FeO·2TiO2形成的可靠热力学数据缺失。部分反应的ΔG°值是从较低温度区间外推得出的。材料中的氧含量仅能通过EDS分析粗略测定。所提出的机理基于假设，可能无法完全涵盖所有实验条件。
1：实验设计与方法选择：
采用座滴法在可控氧分压下测量接触角，并运用热力学原理阐释其作用机制。
2：样品选择与数据来源：
使用商业单晶TiO2（100）基底（直径10毫米，表面粗糙度约5纳米）及指定化学成分的纯铁试样（直径3毫米，高度4毫米，重量约0.22克）。
3：22克）。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：氩气?；て章?、带可见光截止滤镜的数码相机、氧传感器、砂纸（美国标准240/320/600/1200目）、乙醇润滑剂、金刚石研磨膏（1微米与3微米级）、丙酮清洁剂、扫描电子显微镜（SEM）及能谱仪（EDS）。
4：实验流程与操作规范：
样品以100K/分钟速率加热至1813K并保温30秒，每数秒拍摄液滴轮廓图像。实时监测并将氧分压（PO2）维持在约9×10^-22大气压。实验后对截面进行抛光，采用15-20kV加速电压的SEM-EDS进行分析。
5：数据分析方法：
通过图像测量接触角，利用SEM-EDS进行元素分析与分布图绘制，基于标准吉布斯自由能计算平衡态PO2值。
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Scanning Electron Microscopy
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Used for analyzing the cross-section of samples after wettability measurement to observe microstructures and phases.
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Energy Dispersion Spectroscopy
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Used in combination with SEM for elemental analysis and mapping to determine compositions in the melting region and reaction layer.
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Oxygen Sensor
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Used to monitor the partial pressure of oxygen (PO2) in the furnace chamber during experiments.
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Digital Camera
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Used to capture images of the droplet profile on the substrate through a visible light cut filter for contact angle measurement.
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Furnace
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Used for heating samples under Ar protective atmosphere to conduct wettability experiments.
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